ЭЛЕКТРОДНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 2000 года по МПК F24H1/20 

Изобретение относится к технике прямого преобразования электрической энергии в тепловую, а именно к электродным нагревателям жидкости, и может быть использовано для разработки и изготовления различных электронагревательных приборов.

Известен электродный нагреватель жидкости, содержащий соосно установленные электроды, кольцевую камеру, заполненную гранулами теплостойкого электроизоляционного материала, снабженного подводящим и отводящим патрубками и сообщенного с компенсационной емкостью (см. Авторское свидетельство СССР N 937911, F 24 H 1/20, 1980 г.)
Недостатком этого нагревателя является наличие достаточно большой поверхности теплообмена для передачи тепла жидкости.

Наиболее близким является электродный нагреватель, содержащий соосно установленные электрически изолированные фазный и пассивный электроды, образующие кольцевую камеру, герметично закрытую сверху и сообщающуюся с нижней частью полости корпуса (см. заявку N 95114054/06 (023507), 1995 г. МПК 6 F 24 H 1/20, Решение о выдаче патента на изобретение от 10.01.99 г.)
Недостатком данного нагревателя является отсутствие возможности внешнего управления тепловыми процессами, т.е. низкое качество регулирования теплового потока (мощности), развиваемая мощность его ограничена величиной поверхности и теплопередающей способностью пассивного электрода, неудобство в эксплуатации в связи с необходимостью при запуске водонагревателя в работу снятия верхней крышки и изолятора для спуска воздуха из кольцевой камеры. Кроме того, при применении нагревателя данной конструкции в трехфазном исполнении понижение уровня жидкости в кольцевых камерах, т.е. снижение мощности в каждой фазе, осуществляется асинхронно, вызывая перекос фаз в сети питания.

Цель изобретения: повышение качества регулирования, расширение области рабочих параметров и улучшение условий эксплуатации.

Данная цель достигается тем, что в трехфазном нагревателе с соосно установленными и электрически изолированными фазными и пассивными электродами, образующими кольцевые камеры, сообщающиеся с низшей частью полости корпуса, введены устройства, гидравлически соединяющие кольцевые камеры с отводящим патрубком в крышке, патрубки в верхней части пассивных электродов, изолирующие втулки, соединяющие кольцевые камеры через патрубки с камерой в крышке, и трубопровод, соединяющий камеру в крышке с отводящим патрубком через регулирующий клапан.

Сущность изобретения поясняется на чертеже.

Электродный нагреватель содержит три пары соосно установленных фазных и пассивных электродов 1, 2 с патрубками 3, образующих кольцевые камеры 4 и закрепленных на крышке 5 с камерой 6 через разборные изоляторы 7, корпус 8 нагревается с электроизолирующим цилиндром 9, подводящим и отводящим патрубками 10, 11 и компенсационную емкость 15. Кольцевые камеры 4 гидравлически соединены между собой через патрубки 3, электроизолирующие втулки 12 и камеру 6, а с отводящим патрубком 11 - трубопроводом 13 через регулирующий клапан 14.

Электродный нагреватель работает следующим образом.

Задатчиком регулирующего клапана 14 задается требуемая температура нагрева. При подаче через подводящий патрубок 10 холодной воды регулирующий клапан 14 открыт и воздух из всех полостей и камер нагревателя вытесняется водой через клапан 14, отводящий патрубок 11 и компенсационную емкость 15 в атмосферу.

При подаче напряжения на фазные электроды 1 электрический ток, проходя через слой жидкости кольцевых камер 4 и между пассивными электродами 2, нагревает ее. Циркуляция жидкости идет по двум каналам: по первому - от подводящего патрубка 10 между пассивными электродами 2 к отводящему патрубку 11; по второму - от подводящего патрубка 10 через кольцевые камеры 4, камеру 6, трубопровод 13, регулирующий клапан 14 к отводящему патрубку 11. Мощность нагрева растет по мере роста температуры входящей жидкости до момента достижения заданной температуры.

При нагреве жидкости до заданной температуры (или окружающей среды в системе отопления) регулирующий клапан 14 закрывается и циркуляция жидкости по второму каналу прекращается.

Из-за отсутствия циркуляции и более высокой плотности тока в кольцевых камерах наступает тепловой разбаланс на поверхностях пассивных электродов, жидкость закипает и образовавшийся пар вытесняет ее в нижнюю полость корпуса 8 и далее по первому каналу в компенсационную емкость 15. В результате оголения электродов 1, 2 мощность нагревателя падает. При остывании жидкости пар в кольцевых камерах 4 конденсируется, уровень жидкости в них повышается, увеличивается мощность нагрева.

При снижении температуры ниже заданной регулирующий клапан 14 открывается и циркуляция жидкости по второму каналу восстанавливается, обеспечивая наступление теплового разбаланса на поверхностях пассивных электродов при значительно увеличенной мощности нагревателя.

Предлагаемое устройство позволяет:
1. повысить качество регулирования:
а) регулировать мощность в зависимости от заданной температуры;
б) обеспечивать синхронное изменение мощности без перекоса фаз сети за счет параллельного соединения кольцевых камер в канале;
2. увеличить номинальную мощность электродного нагревателя, не изменяя его габаритов, т.е. расширить область рабочих параметров;
3. в начальный период при заполнении нагревателя жидкостью вытеснять воздух из кольцевых камер 4 через открытый регулирующий клапан 14 и компенсационную емкость 15 в атмосферу, улучшая условия эксплуатации.

Изобретение предназначено для преобразования электрической энергии в тепловую и может быть использовано при разработке и изготовлении различных электронагревательных приборов. Нагреватель содержит три пары фазных и пассивных электродов 1,2 с патрубками 3, образующих кольцевые камеры 4 и закрепленных на крышке 5 с камерой 6 через изоляторы 7, корпус 8 с цилиндром 9, подводящим и отводящим патрубками 10,11. Кольцевые камеры 4 соединены через патрубки 3, втулки 12 и камеру 6, а с патрубком 11 - трубопроводом 13 через клапан 14. Такое выполнение позволяет повысить качество регулирования, расширить область рабочих параметров и улучшить условия эксплуатации. 1 ил.

Электродный нагреватель, содержащий корпус с крышкой и соосно установленные фазные и пассивные электроды, изолированные друг от друга и от корпуса с образованием между ними кольцевых камер, сообщающихся с нижней частью полости корпуса, снабженного подводящим и отводящим патрубками и компенсационной емкостью, отличающийся тем, что он содержит три пары электродов, последние закреплены на крышке с помощью разборных изоляторов, а кольцевые камеры в верхней части гидравлически соединены между собой и с отводящим патрубком через регулирующий клапан.